Báo cáo khoa học : Chế tạo bộ kít xác định nhanh peroxit trong dầu ăn và một số thực phẩm chế biến

SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THÀNH ĐOÀN TP. HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH VƯỜN ƯƠM SÁNG TẠO KH-CN TRẺ BÁO CÁO NGHIỆM THU (Đã chỉnh sửa theo góp ý của Hội đồng nghiệm thu ngày 24 /06/ 2011) CHẾ TẠO BỘ KIT XÁC ĐỊNH NHANH PEROXIT TRONG DẦU ĂN VÀ MỘT SỐ THỰC PHẨM CHẾ BIẾN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: NGUYỄN THỊ THANH MAI CƠ QUAN CHỦ TRÌ: Trung tâm Phát triển Khoa học và Công nghệ Trẻ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 10/ 2011 1 BÁO CÁO NGHIỆM THU Tên đề tài: CHẾ TẠO BỘ KIT XÁC ĐỊNH NHANH PEROXIT TRONG DẦU ĂN VÀ MỘT SỐ THỰC PHẨM CHẾ BIẾN Chủ nhiệm đề tài: NGUYỄN THỊ THANH MAI Cơ quan chủ trì: TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TRẺ Thời gian thực hiện đề tài: 11/2008 – 6/2010 Kinh phí đƣợc duyệt: 80.000.000 đồng Kinh phí đã cấp: 59.000.000 đồng Mục tiêu: Nghiên cứu xây dựng bộ kit xác định nhanh hàm lƣợng peroxit trong dầu ăn và một số thực phẩm chế biến với mục tiêu giúp các cơ quan quản lý kiểm tra nhanh đƣợc an toàn vệ sinh thực phẩm tại các cơ sở sản xuất, giúp các đơn vị chế biến thực phẩm, nhà hàng, quán ăn và cả ngƣời tiêu dùng kiểm tra đƣợc chất lƣợng của các sản phẩm mà họ cung cấp hay tiêu thụ, nhằm đảm bảo sức khỏe của ngƣời tiêu dùng. Nội dung:  Xây dựng và tối ƣu hóa qui trình xác định hàm lƣợng peroxit với đối tƣợng mẫu là dầu ăn và các loại thực phẩm trong phòng thí nghiệm.  Nghiên cứu chế tạo hai bộ kit xác định nhanh hàm lƣợng peroxit: Bộ kit so màu bằng mắt sử dụng cho đối tƣợng mẫu là dầu ăn; bộ kit đo màu bằng máy sử dụng cho đối tƣợng mẫu là dầu ăn và một số thực phẩm chế biến.  Kiểm tra đối chứng kết quả xác định giữa bộ kít với phƣơng pháp trọng tài AOAC. 2 Tóm tắt Peroxid là sản phẩm sơ cấp của quá trình oxy hóa lipid, thƣờng đƣợc xác định bằng phƣơng pháp chuẩn độ iod của AOCS. Tuy nhiên phƣơng pháp này bị ảnh hƣởng bởi chất nền, oxy không khí, điểm cuối chuẩn độ khó nhận biết. Đề tài này đã sử dụng phƣơng pháp chiết-trắc quang để xác định peroxid trong dầu mỡ và thực phẩm chế biến dựa trên nguyên tắc là dùng Fe 2+ khử peroxid trong môi trƣờng acid, lƣợng Fe 3+ sinh ra sẽ tạo phức với SCN - , phức Fe(SCN) 6 3- sẽ ghép cặp với CTMA (cetyltrimethylammonium bromide) và đƣợc chiết bằng etylacetate. Kết quả cho thấy, phƣơng pháp này có độ nhạy cao, phản ứng xảy ra nhanh, có độ tƣơng quan cao so với phƣơng pháp AOCS (r=0,991; SDD=0,34meq/kg). Trên cơ sở phƣơng pháp đề nghị đã phát triển hai bộ kit: so màu bằng mắt và đo màu bằng máy quang tự chế, trong đó bộ kit so màu bằng mắt có khả năng bán định lƣợng tốt, có màu thay đổi trong 3 khoảng giới hạn của chỉ số PV; còn bộ kit đo màu bằng máy tự chế thì có độ tƣơng quan cao so với phƣơng pháp AOCS. Từ khóa: Peroxid, AOCS, Bộ kit Abstract The primary products of lipid oxidation are peroxides, which are usually determined using official iodometric method (AOCS), although some interference and difficulty in determine the titration endpoint can lead to imprecise results. This study was based on an extraction spectrophotometric method for determination peroxide through ion-pair formation between cetyltrimethylammonium (CTMA) and iron thiocyanate complex in ethylacetate. The result showed that this method had LOD and LOQ smaller than that of method without CTMA and high correlation with AOCS official method (r = 0,991; SDD = 0.34meq/kg). Basing on the suggested method, we developed 2 test kits: visual and using colorimeter, in which the colour change of the visual kit in 3 peroxide value ranges is clearly, while the colorimeter kit has high correlation with AOCS method. Keyword: Peroxide, AOCS, test kit 3 MỤC LỤC Tóm tắt 2 Mục lục 3 Danh sách các chữ viết tắt 6 Danh sách bảng 7 Danh sách đồ thị 8 Danh sách sơ đồ 9 Danh sách hình 10 I. TỔNG QUAN 11 I.1. Giới thiệu chung về dầu mỡ 12 I.1.1. Về mặt hóa học 12 I.1.2. Về mặt vật lý 12 I.1.3. Về mặt sinh học 13 I.1.4. Chức năng chính của dầu mỡ trong cơ thể 13 I.1.5. Các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng dầu, mỡ 14 I.2. Sự oxi hóa của dầu mỡ 14 I.2.1. Các chỉ tiêu thông dụng đánh giá mức độ oxy hóa của dầu và mỡ 15 I.2.1.1. Các chỉ tiêu dự đoán 15 I.2.1.2. Các chỉ tiêu chỉ thị 16 I.2.2. Sản phẩm của quá trình oxy hóa dầu mỡ 17 I.2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tự oxy hóa của dầu mỡ 18 I.2.4. Tác hại của việc sử dụng dầu mỡ đã bị oxi hóa 18 I.3. Các phƣơng pháp xác định chỉ số peroxid 19 1.3.1 Phƣơng pháp chuẩn độ bằng iod (phƣơng pháp AOCS Cd 8-53, TCVN 6121:2007) 19 1.3.1.1 Nguyên tắc 19 1.3.1.2 Nhƣợc điểm của phƣơng pháp 20 1.3.2 Phƣơng pháp tạo phức màu giữa Fe 3+ với SCN - (phƣơng pháp IDF - International Dairy Federation) 20 1.3.2.1 Nguyên tắc 20 1.3.2.2 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của phƣơng pháp 20 1.3.3 Phƣơng pháp tạo phức màu Fe 3+ với xylenol cam (XO) 20 1.3.3.1 Nguyên tắc 20 1.3.3.2 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của phƣơng pháp 21 1.3.4 Phƣơng pháp đề nghị: Tạo phức màu giữa Fe 3+ với SCN - sử dụng phƣơng pháp ghép cặp ion 21 1.3.4.1 Mục tiêu của đề tài 21 1.3.4.2 Cách lựa chọn thuốc thử 21 4 1.3.4.3 Phƣơng pháp tạo phức màu giữa Fe 3+ với SCN - sử dụng phƣơng pháp ghép cặp ion 22 1.3.4.4 Nguyên tắc 22 II NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 II.1 NỘI DUNG 1: TỐI ƢU QUI TRÌNH XÁC ĐỊNH PEROXID BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC QUANG GHÉP CẶP ION 25 II.1.1 Hóa chất và dụng cụ 26 II.1.1.1 Hóa chất 26 II.1.1.2 Dụng cụ 26 II.1.2 Qui trình thực nghiệm 27 II.1.2.1 Chuẩn bị hóa chất 27 II.1.2.2 Xác định peroxid bằng phƣơng pháp trắc quang cải tiến 27 II.1.2.2.1 Nguyên tắc 27 II.1.2.2.2 Quy trình phân tích 28 II.1.2.3 Khảo sát các điều kiện tối ƣu 28 II.1.2.3.1 Khảo sát dung môi chiết 29 II.1.2.3.2 Khảo sát bƣớc sóng hấp thu cực đại của phức [Fe(SCN) 6 ][CTMA] 3 30 II.1.2.3.3 Khảo sát nồng độ SCN - 31 II.1.2.3.4 Khảo sát nồng độ CTMA 31 II.1.2.3.5 Khảo sát ảnh hƣởng của pH 32 II.1.2.3.6 Khảo sát thời gian lắc trong quá trình chiết 33 II.1.2.3.7 Khảo sát ảnh hƣởng thời gian ổn định màu 34 II.1.2.4 Khoảng tuyến tính, dựng đƣờng chuẩn 34 II.1.2.5 Giới hạn phát hiện, giới hạn định lƣợng 36 II.1.2.6 Hiệu suất thu hồi 38 II.1.2.7 Cách qui đổi sang chỉ số peroxid 39 II.1.2.7.1 Công thức xác định chỉ số peroxid theo phƣơng pháp trắc quang 39 II.1.2.7.2 Công thức xác định chỉ số peroxid theo phƣơng pháp AOAC 39 II.1.2.8 So sánh kết quả phân tích peroxid trên mẫu thật giữa phƣơng pháp trắc quang cải tiến và phƣơng pháp AOAC 40 II.1.2.8.1 Mục đích 40 II.1.2.8.2 Qui trình phân tích và xử lý mẫu 40 II.1.2.8.3 Kết quả phân tích mẫu theo hai phƣơng pháp 41 II.2 NỘI DUNG 2: CHẾ TẠO BỘ KIT SO MÀU BẰNG MẮT XÁC ĐỊNH NHANH PEROXID TRONG DẦU, MỠ 43 II.2.2 Mục đích 44 II.2.3 Nguyên tắc 44 II.2.4 Bộ dụng cụ và hóa chất 46 II.2.5 Cách thực hiện 47 5 II.2.6 Kết quả phân tích trên một số mẫu thật 47 II.2.7 Nhận xét 49 II.2.7.1 Ƣu điểm 49 II.2.7.2 Nhƣợc điểm 50 II.3 NỘI DUNG 3: CHẾ TẠO BỘ KIT KÈM MÁY ĐO XÁC ĐỊNH NHANH PEROXID TRONG DẦU, MỠ VÀ THỰC PHẨM CHẾ BIẾN 51 II.3.1 Giới thiệu các bộ kit xác định peroxid hiện có 52 II.3.1.1 Giới thiệu về bộ test kit CDR 52 II.3.1.2 Giới thiệu về bộ test kit Saftest 52 II.3.1.3 Nhận xét 53 II.3.2 Mục đích 53 II.3.3 Nguyên tắc và hoạt động của máy 53 II.3.3.1 Nguyên tắc hoạt động của mạch 54 II.3.3.2 Phần mềm điều khiển 55 II.3.4 Cách thực hiện bộ kit 57 II.3.4.1 Hóa chất và dụng cụ 57 II.3.4.2 Quy trình đo mẫu 57 II.3.4.3 Khảo sát và tiến hành đo mẫu 58 II.3.4.4 Kết quả xác định LOQ & LOD 59 II.3.4.5 Kết quả kiểm tra độ lặp lại 59 II.3.4.6 Đƣờng chuẩn 60 II.3.4.7 So sánh với kết quả theo phƣơng pháp AOAC, AOCS 61 III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 63 III.1 NỘI DUNG 1: Tối ƣu qui trình xác định peroxid bằng phƣơng pháp trắc quang ghép cặp ion 64 III.2 NỘI DUNG 2: Chế tạo bộ kit so màu bằng mắt để xác định nhanh peroxid trong dầu, mỡ 65 III.3 NỘI DUNG 3: Chế tạo bộ kit kèm máy đo để xác định nhanh peroxid trong dầu, mỡ và các thực phẩm chế biến 68 IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 6 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT PV: Peroxide Value CTMA: Cetyltrimetylamonium bromur AOM: Active Oxygen Method OSI: Oxidative Stability Index FFA: Free Fatty Acid TBA: Thiobarbituric Acid AOAC: Association of Official Analytical Chemists AOCS: American Oil Chemists' Society TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam IDF: International Dairy Federation XO: Xylenol Orange LOD: Limit Of Detection LOQ: Limit Of Quantitation RSD: Relative Standard Deviation 7 DANH SÁCH BẢNG SỐ TÊN BẢNG TRANG 1 Các sản phẩm của quá trình oxy hóa dầu mỡ 18 2 Kết quả khảo sát các dung môi chiết 29 3 Kết quả đo mật độ quang của các mẫu trắng 37 4 Kết quả xác định hiệu xuất thu hồi trên mẫu thật 38 5 Kết quả so sánh PV theo phƣơng pháp AOAC và trắc quang cải tiến 41 6 Kết quả xác định tỷ trọng một số loại dầu 45 7 So sánh kết quả xác định PV giữa phƣơng pháp đo quang và phƣơng pháp dùng kit so màu bằng mắt 47 8 Kết quả xác định LOD & LOQ trên máy đo quang tự chế 59 9 Kết quả kiểm tra độ lặp lại trên máy đo quang tự chế 59 10 Số liệu đƣờng chuẩn đo bằng máy tự chế 60 11 Kết quả đo mẫu thật bằng phƣơng pháp dùng bộ kit đo quang bằng máy và AOAC 61 12 Mức độ đánh giá sự oxi hóa của dầu, mỡ 65 8 DANH SÁCH ĐỒ THỊ SỐ TÊN ĐỒ THỊ TRANG 1 Sự thay đổi nồng độ peroxid theo thời gian 16 2 Phổ hấp thu của phức màu [Fe(SCN) 6 ][CTMA] 3 30 3 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ thuốc thử SCN - 31 4 Sự phụ thuộc mật độ quang vào lƣợng CTMA thêm vào 32 5 Sự phụ thuộc mật độ quang vào pH của dung dịch 32 6 Sự ảnh hƣởng của thời gian lắc lên mật độ quang 33 7 Độ bền màu của phức theo thời gian 34 8 Sự phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ Fe 3+ ( g/mL) 34 9 Đƣờng chuẩn của phức [Fe(SCN) 6 ][CTMA] 3 trong dung môi etylacetat 35 10 Đồ thị phân bố giá trị PV theo AOAC và PP trắc quang 42 11 Đƣờng chuẩn của phức [Fe(SCN) 6 ][CTMA] 3 đo bằng máy cầm tay 60 12 Đồ thị phân bố giá trị PV theo AOAC và PP dùng bộ kít đo quang 61 9 DANH SÁCH SƠ ĐỒ SỐ TÊN SƠ ĐỒ TRANG 1 Quy trình thực nghiệm tóm tắt 28 2 Sơ đồ mạch điện khuếch đại tín hiệu 54 3 Sơ đồ các chân của modun USB1208LS 55 4 Qui trình xác định peroxid theo phƣơng pháp trắc quang ghép cặp ion 64 5 Qui trình xác định peroxid theo bộ kit so màu bằng mắt 67 6 Qui trình xác định peroxid theo bộ kit kèm máy đo cầm tay 69 [...]... tiến quy trình phân tích peroxid trong dầu mỡ và thực phẩm bằng phƣơng pháp trắc quang với nhiều ƣu điểm hơn các phƣơng pháp hiện có, từ đó chế tạo bộ kit xác định nhanh peroxid trong các đối tƣợng dầu mỡ và các thực phẩm chế biến I 3.4.2 Cách lựa chọn thuốc thử Vì xylenol cam là thuốc thử có màu (λ= 430 nm), do đó lƣợng thuốc thử dƣ sẽ ảnh hƣởng đến phƣơng pháp xác định Ngoài ra, khi khảo sát các loại... một phần Chỉ số xà phòng: là số miligam KOH dùng để xà phòng hóa 1g chất béo và trung hòa acid béo tự do có trong 1g chất béo này Chỉ số Ester: là số miligam KOH cần dùng để trung hòa chất béo liên kết với glycerin, đƣợc giải phóng khi xà phòng hóa 1g chất béo Do đó chỉ số ester bằng hiệu số giữa chỉ số xà phòng và chỉ số acid Chỉ số Iod: là số gam iod kết hợp với 100g chất béo Chỉ số này dùng để xác. .. xác định mức độ chƣa bảo hòa của acid béo vì iod sẽ kết hợp vào các nối đôi trong phân tử acid Và một số chỉ số khác nhƣ chỉ số peroxid (PV), TBA, FFA… I.2 SỰ OXI HÓA CỦA DẦU MỠ Dầu mỡ bị oxy hóa trong suốt quá trình sản xuất, vận chuyển, lƣu trữ và trong quá trình chế biến thức ăn qua quá trình tự oxy hóa cũng nhƣ oxy hóa cảm quang Hydroperoxid là sản phẩm đầu tiên của quá trình oxy hóa chất béo và. .. bicromat 0.100N: Cân một lƣợng chính xác 2,4515g K2Cr2O7 Hòa tan trong nƣớc cất, định mức đến vạch mức 500mL II.1.2.2 Xác định peroxid bằng phƣơng pháp trắc quang cải tiến Nhƣ đã trình bày, phức [Fe(SCN)6]3- kém bền và chỉ tan tốt trong nƣớc, còn peroxid trong dầu khó phản ứng với Fe2+ trong nƣớc Do đó, để tăng sự tiếp xúc giữa Fe2+ trong nƣớc và peroxid trong dầu và tăng độ bền phức cũng nhƣ có thể chiết... của nhiều bệnh: nhồi máu cơ tim, xơ vữa động mạch, stress, thiểu năng động mạch vành… 18 I.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ PEROXID Nhƣ đã trình bày ở trên, dầu mỡ và thực phẩm bị oxy hóa gây nên tác hại nghiêm trọng đối với cơ thể con ngƣời Do đó để đánh giá chất lƣợng của dầu mỡ, ngƣời ta dựa vào nhiều chỉ tiêu khác nhau – trong đó để đánh giá độ oxy hóa của dầu mỡ ta dựa vào chỉ số PV Hiện nay... phƣơng pháp xác định hàm lƣợng peroxid trong dầu mỡ, dầu sau chế biến, và các loại thực phẩm Phƣơng pháp cổ điển cũng là phƣơng pháp trọng tài theo AOAC, AOCS là xác định peroxid bằng phƣơng pháp chuẩn độ thể tích dựa trên lƣợng I3- sinh ra bằng Na2S2O3 khi cho lƣợng dƣ KI vào mẫu với chỉ thị hồ tinh bột Ngoài ra còn có các phƣơng pháp so màu, trong đó các peroxid là các chất oxi hóa, khi có mặt một ion... dụng trong ngày  Dung dịch natri thiosunfat 0.1M: Cân khoảng chính xác 24,817g muối Na2S2O3.5H2O Hòa tan trong nƣớc cất, và định mức thành 1L dung dịch Nồng độ chính xác của dung dịch đƣợc xác định lại trƣớc khi sử dụng  Dung dịch KI bão hòa: Hòa tan một lƣợng dƣ KI vào nƣớc cất đến khi xuất hiện pha rắn không thể không đổi Bảo quản dung dịch trong chai tối  Dung dịch bicromat 0.100N: Cân một lƣợng... oxy hóa của dầu và mỡ [3] Có 2 loại chỉ tiêu để đáng giá mức độ oxy hóa của dầu và m : các chỉ tiêu dự đoán và các chỉ tiêu chỉ thị - Các chỉ tiêu dự đoán: sử dụng những điều kiện để thúc đẩy quá trình oxy hóa của dầu mỡ và mỡ hoặc các sản phẩm chế biến (sử dụng dầu mỡ hoặc có chứa dầu mỡ) qua đó đánh giá chất lƣợng của nguyên liệu, hiệu quả của chất bảo quản hoặc dự đoán hạn sử dụng của sản phẩm - Các... lƣợng của dầu mỡ Có thể do aldehyd không đƣợc sinh ra trong giai đoạn dập tắt hoặc những aldehyd bay hơi trong quá trình chế biến cũng nhƣ trong quá trình lƣu trữ  Acid béo tự do (FFA: Free fatty acid) Acid béo tự do có trong dầu mỡ (hoặc phần chiết dầu mỡ) có thể xác định bằng phƣơng pháp chuẩn độ FFA đƣợc biểu diễn là % của lƣợng acid có trong mẫu thử (% acid oleic cho mẫu mỡ động vật hoặc dầu nành,...DANH SÁCH HÌNH SỐ TÊN HÌNH TRANG 1 Mô hình bộ dụng cụ và hóa chất của bộ kit so màu bằng mắt 46 2 Dãy màu chuẩn: PV 3, PV 10, PV 18 48 3 Kết quả phân tích mẫu dầu Kiddy 48 4 Kết quả mẫu dầu chợ 49 5 Kết quả mẫu dầu cooking oil (Tƣờng An) 49 6 Bộ kit CDR 52 7 Bộ kit Saftest 53 8 Máy đo quang tự chế 55 9 Giao diện chính 56 10 Giao diện lập đƣờng chuẩn 56 11 Mô hình bộ dụng cụ và hóa chất của bộ kit kèm máy . CHẾ TẠO BỘ KIT XÁC ĐỊNH NHANH PEROXIT TRONG DẦU ĂN VÀ MỘT SỐ THỰC PHẨM CHẾ BIẾN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: NGUYỄN THỊ THANH MAI CƠ QUAN CHỦ TRÌ: Trung tâm Phát triển Khoa học và. Tên đề tài: CHẾ TẠO BỘ KIT XÁC ĐỊNH NHANH PEROXIT TRONG DẦU ĂN VÀ MỘT SỐ THỰC PHẨM CHẾ BIẾN Chủ nhiệm đề tài: NGUYỄN THỊ THANH MAI Cơ quan chủ trì: TRUNG TÂM PHÁT TRIỂN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ. qui trình xác định hàm lƣợng peroxit với đối tƣợng mẫu là dầu ăn và các loại thực phẩm trong phòng thí nghiệm.  Nghiên cứu chế tạo hai bộ kit xác định nhanh hàm lƣợng peroxit: Bộ kit so màu